石斑鱼的营养、保鲜与加工技术现状
2018-05-01吴燕燕林婉玲
张 涛,吴燕燕,林婉玲
(1.中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部水产品加工重点实验室,广东广州 510300; 2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)
石斑鱼(Epinephelus)蛋白含量高,脂肪含量适中且主要是多不饱和脂肪酸,肉质细嫩鲜美,是营养价值较高且具有保健作用的上等食用鱼类。据记载,石斑鱼大约有400多个种类,我国约有45个品种,主要分布在东海南部及南海诸岛和南海各地沿岸海域[1-3]。
石斑鱼的人工繁育、养殖技术是世界海洋科学工作者的研究热点,其中以美国、日本、墨西哥、科威特、印度尼西亚、马来西亚、泰国、中国等国家以及香港、台湾地区对石斑鱼养殖技术的研究最多。中国自1980年开始探索网箱养殖石斑鱼,已有30多年历史,目前我国养殖的石斑鱼种类主要有:青石斑鱼(Epinephelusawoara)、斜带石斑鱼又名红点虎麻(Epinepheluscoioides)、赤点石斑鱼又名红斑(Epinephelusakaara)、点带石斑鱼(Epinepheluscoioides)、鲑点石斑鱼(Epinephelustrimaculatus)、云纹石斑鱼又名电纹石斑鱼(Epinephelusmoara)、鞍带石斑鱼又名龙趸(Epinepheluslanceolatus)、褐点石斑鱼又名老虎斑(Epinephelusfuscoguttatus)等。其中已实现规模生产的有点带石斑鱼、斜带石斑鱼、赤点石斑鱼、青石斑鱼,近年来如珍珠龙胆、青龙斑、杉虎斑等一些品质出众的杂交品种更是相继涌现,进一步刺激了石斑鱼养殖产业的发展。
据统计,2015年我国海水养殖石斑鱼产量突破十万t达到10.83万t,比2009年4.42万t增加了2.45倍[4],主要产区在广东(4.26万t)、福建(2.69万t)、海南(2.68万t),其中广东石斑鱼养殖区域以湛江为主。近年来,福建漳浦的石斑鱼养殖最为集中,在地方政府的石斑鱼品牌建设推动下,养殖产业发展迅速,被誉为“中国石斑鱼之都”;海南也是石斑鱼养殖大省,养殖集中在文昌、琼海等地[5],养殖品种以点带石斑鱼、斜带石斑鱼、珍珠龙胆居多。
石斑鱼一直被视为名贵的鱼类,对其不同品种的肌肉营养成分分析的研究报道较多,中国自80年代就有学者进行石斑鱼的保鲜研究。近年来,随着保鲜技术和保鲜装备的发展,国内外学者也将一些新的保鲜手段应用到石斑鱼保鲜中。受传统石斑鱼活鲜烹饪的影响,我国石斑鱼主要是以鲜活销售为主,其加工研究报道相对较少。随着我国石斑鱼养殖产业的快速发展,必须改变目前这种主要以活鲜销售为主的模式。本文综述我国石斑鱼的营养、保活保鲜、加工技术的研究现状,探讨石斑鱼今后的保鲜与加工技术和产业化的发展方向。
1 石斑鱼营养研究现状
国内外对于石斑鱼营养成分的分析研究比较多。主要品种石斑鱼肌肉营养成分如表1所示,石斑鱼中以青石斑鱼蛋白含量最高,比大黄鱼的蛋白含量都高,其次是棕点石斑鱼,珍珠龙胆石斑鱼和点带石斑鱼,七带石斑鱼和赤点石斑鱼的蛋白含量与中国花鲈、大菱鲆相近,而鞍带石斑鱼和美洲黑石斑鱼与真鲷的蛋白含量接近,相对比较低,约为66%(干重计),但脂肪含量却比大菱鲆高10多倍。除鞍带和美洲黑石斑鱼脂肪含量明显较高外,其他几种石斑鱼的脂肪含量与真鲷相近,略高于大黄鱼和大菱鲆。如表2所示,石斑鱼中必需氨基酸占氨基酸总量均超过37%,跟FAO/WTO所建议的理想蛋白模式比较,石斑鱼的必需氨基酸指数(EAAI)均较高。通常产品的EAAI越高营养价值也越高,点带石斑鱼EAAI为103,棕点石斑鱼的EAAI为90.19,鞍带石斑鱼EAAI为95.87,说明石斑鱼是质量较好的蛋白质源。另外,石斑鱼的鲜味氨基酸(谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp、甘氨酸Gly、丙氨酸Ala)含量也十分丰富,这说明了石斑鱼味道比较鲜美。几种石斑鱼脂肪酸组成和含量如表3所示,石斑鱼脂肪含量比其他海水鱼类略高,但脂质均为优质脂肪酸,其中多不饱和脂肪酸含量丰富,二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)含量占多不饱和脂肪酸含量58%~88%,其对人体的健康有重要的作用。所以石斑鱼是味道鲜美、高蛋白、高优质不饱和脂肪酸、氨基酸组成均衡的一种营养价值极高的优质海水鱼类[12]。
表1 石斑鱼与其他经济鱼类肌肉营养成分比较(干重计)Table 1 Comparison of muscle nutrients between grouper and other economic fishes(dry weight meter)
表2 石斑鱼肌肉主要氨基酸含量及评分(干重计)Table 2 Main amino acid content and score of grouper muscle(dry weight meter)
表3 石斑鱼肌肉脂肪酸占总脂肪酸含量比重(%)Table 3 The proportion of fatty acids in grouper to total fatty acids(%)
矿物元素与人体健康密切相关,参与人体内的新陈代谢、各种生物和化学反应等。石斑鱼肌肉中微量元素含量如表4所示。点带石斑鱼的常量元素含量均略高于其他几种石斑鱼,其中钾(K)含量最高,其次为钠(Na)、镁(Mg)、钙(Ca)、磷(P);微量元素中,棕点石斑鱼锌(Zn)含量最高,其次为美洲黑石斑鱼。锌有“生命的火花塞”之称,能促进大脑蛋白合成,帮助神经系统的发育和完善,同时也是人体内数十种酶的主要成分,动物性食品中富含的锌在人体内较易消化吸收,因此其被视为锌的良好来源。点带石斑鱼和美洲黑石斑鱼的Fe含量是几种石斑鱼中最高的。人体内的矿物元素主要来源于食物,与其他养殖鱼类相比,石斑鱼所含营养种类更为全面且含量丰富,特别是铁和锌的含量。研究显示[14],营养性铁缺乏和锌缺乏是严重影响儿童健康的常见营养素缺乏问题,因此含有丰富磷、钠、镁、锌和铁等元素的石斑鱼肌肉能够很好的满足人体特别是孩童对微量元素的需求。
表4 石斑鱼肌肉中微量元素含量(mg/kg)Table 4 Content of trace elements in grouper muscle(mg/kg)
2 石斑鱼保活保鲜研发现状
2.1 石斑鱼保活运输现状
石斑鱼耐长途运输,在车船上保持最佳水温16 ℃的状态下[17],运输时间可达半月,甚至经长途运输后还能在酒店的水缸里暂养一段时间,而我国消费者对传统的“生猛海鲜”尤为偏爱,这有别于西方的餐饮观念也是鲜活石斑鱼受到追捧的原因。国内石斑鱼的销售市场主要在一些大城市如北京、上海、广州、深圳、香港、澳门等。
90年代早期石斑活鱼运输偏重水箱法,逐步发展到现在的集装箱和高速、高密度运输。90年代末,研发了闭式循环保活运输技术[18],即将运输水温控制在16 ℃条件下,使石斑鱼处于半冬眠状态,并保证水中有充足的氧气,就能保证石斑鱼在长距离运输时不受外部气候与航行水域环境影响,实现全天候、高密度、大批量、长距离运输。
随着活鱼运输技术的发展,无水保活技术也逐渐得到开发和利用,研究较多的是二氧化碳(CO2)麻醉法和生态冰温法。Kenji K[19]将直径为纳米级的CO2气泡与氧气一起通入20 ℃ 的海水中,使三线矶鲈(Parapristipomatrilineatus)进入麻醉状态达22 h,在麻醉结束后需要2~3 h的复苏时间,能实现鱼的长途运输。相对于一般的化学麻醉剂,CO2安全可靠,没有药物消退期,市场接受度强,但CO2麻醉的浓度范围很小,难以控制麻醉剂量,复苏时间长等问题也限制了其应用范围。另外,利用鱼的生态冰温降低无水环境鱼体呼吸及代谢水平来保活运输的方法已得到研发,殷邦忠等[20]发现有国外学者成功实现了在生态冰温7 ℃左右下,保持鱼体湿润冬眠进行活运的技术。目前无水运输技术应用在大菱鲆、鲤鱼、鲫鱼等多种水产品已有所报道。虽然这些新技术在石斑鱼的保活运输中还鲜少报道,但是随着石斑鱼市场的发展,这项技术的推广应用是值得期待的。
2.2 石斑鱼保鲜现状
石斑鱼由于其营养丰富,极易氧化酸败、受细菌污染、货架期较短、无法满足长时间保存的需求,因此如何抑制鱼体中微生物的生长和脂肪氧化,保存石斑鱼肉的新鲜度一直是此类海水鱼研究的热点。目前石斑鱼的保鲜主要是采用低温冷藏、冷海水保鲜、微冻保鲜、气调或真空保鲜、复合保鲜剂等,一些新兴的保鲜技术如辐照保鲜、超高压保鲜技术、臭氧保鲜、栅栏技术、无冰保鲜、超冷保鲜、微生物保鲜等[21-23]在鲫鱼、鲤鱼、牡蛎、大马哈鱼等水产品有所应用外,在石斑鱼保鲜及加工中研究很少。
2.2.1 石斑鱼低温保鲜方法 低温保鲜技术是水产品发展最早、研究最深、应用最广泛的保鲜技术,主要包括冷藏保鲜、冷海水保鲜、冰温保鲜、微冻保鲜、冻藏保鲜等[24]。除活鱼运输外,石斑鱼保鲜常规的方法即是低温保鲜。低温保鲜技术对石斑鱼微生物和酶的活性具有高效的抑制作用,能保持石斑鱼的鲜度和品质,从而延长保质期。
冷藏和冷海水保鲜是最早采用的贮藏保鲜技术。在石斑鱼渔船捕捞过程常用冷海水保鲜方法进行石斑鱼的保鲜。近年来不少学者研究了石斑鱼的保鲜技术,Seraj[25]研究了冰藏期间点带石斑鱼肌肉中生物胺和微生物的变化和相关性,发现18 d冰藏期内生物胺指数从0.15上升到62.57,而鱼肉中的嗜冷微生物数量也明显增加,生物胺的生成与微生物及贮藏温度有密切相关性。Salim[26]研究了冷藏保鲜对石斑鱼片微观结构和品质的影响,发现石斑鱼在4 ℃下冷藏保存效果最佳,根据感官检测、化学和微生物分析的结果得到石斑鱼片的保质期约为8~9 d。Fatih等[27]研究了石斑鱼冰鲜保藏和4 ℃贮藏时质构、化学组成、挥发性盐基氮、核苷酸的降解产物和生物胺和微生物质量(TVC和总大肠菌群)的变化情况,结果表明石斑鱼在冰藏条件下的货架期可以达到16 d,但冰藏8 d时微生物菌落数超标,而4 ℃保藏期只有4 d,这与Salim的研究结果相似。
微冻保鲜有冰盐混合微冻、低温盐水微冻、吹风冷却微冻3种类型。我国在70年代末期就开始了石斑鱼微冻实验。陈申如[28]研究发现新鲜石斑鱼经低温盐水冷却后在(-3±2) ℃条件下进行微冻保藏,其保鲜效果优于对照组,保鲜期可达29 d,比对照组有明显延长,但长期保藏后鱼体含盐量较高、失重严重,鱼肉品质有所下降,与杨鸣玉等[29]的研究实验结论一致。
低温保鲜技术是发展较早的保鲜技术,在石斑鱼保鲜中的应用仍然偏少,大部分还停留在实验室阶段或小范围的应用,但由前辈学者们的研究可以看出低温保鲜的效果是值得认可和推广的,因此在石斑鱼低温保鲜领域的探索有极大价值。
2.2.2 石斑鱼气调/真空保鲜技术 气调保鲜技术[30]是一种在适宜的低温下,通过在包装袋中充入二氧化碳或氮气等气体,降低氧气的含量,达到抑制微生物的生长繁殖,降低食品中化学反应的速度,延长产品保鲜期的技术。因其在鱼类保鲜运用中效果很好而被评为最有效的保鲜技术。气调保鲜通常与低温技术组合使用能获得更好的保鲜效果。徐泽智等[31]研究发现采用CO2气调的方法,能使冰鲜石斑鱼的保鲜期比常规保鲜延长2倍左右。
而真空包装同样也是通过隔绝产品与氧气的接触,达到抑菌延长货架期的目的。宣伟[32]等研究表明真空包装青石斑鱼片,在0 ℃贮藏时,鱼片的细菌总数增长缓慢,保持较好的感官品质,可明显延缓挥发性盐基氮(TVB-N)等理化指标的变化和抑制蛋白质的水解。
气调及真空保鲜技术是高效便捷的保鲜技术,其与低温技术的组合使用更能大大提高鱼体保鲜效果,安全且操作简单方便。低温气调保鲜能延长产品货架期,将是今后的主要保鲜方式。
2.2.3 石斑鱼复合保鲜剂保鲜技术 近年来,食品品质、安全和保质期的问题越来越受到人们的重视,以天然生物材料制成的可食性复合膜对水产品进行保鲜也成为研究的热点。于林等[33]研究出了一种茶多酚改性后的胶原蛋白-壳聚糖复合膜,并以此在4 ℃冷藏条件下对斜带石斑鱼进行保鲜处理,发现茶多酚改性胶原蛋白-壳聚糖复合膜有效地延缓了处理组斜带石斑鱼的腐败变质,其保鲜效果突出;Wu等[34]采用壳聚糖-明胶可食膜对鲜鱼片的保鲜效果进行研究,发现复合膜可以明显延长鱼肉的货架期。朱军莉等[35]对壳聚糖涂膜处理后真空包装的青石斑鱼片在4 ℃贮藏过程中的保鲜效果进行研究,发现冷藏过程中1%和2%壳聚糖处理能有效延缓细菌增长,保持较好的感官品质,延长青石斑鱼片货架期6 d,其中1%壳聚糖保鲜效果最为理想。
以天然生物材料制成的可食性复合膜优秀的保鲜效果得到越来越多的认可,研发具有阻湿、阻氧、抗菌、抗氧化、保鲜等特点的复合保鲜剂是今后的热点,但是天然聚合物制成的可食性复合剂膜还有拉伸强度低、水蒸气透过率过高等问题[36],通过安全的天然改性剂来提升可食性复合剂膜性能成为学者们研究的方向。
3 石斑鱼加工研究现状
3.1 冻石斑鱼加工技术
目前,石斑鱼除了鲜活销为主,其次便是以冷冻加工为主,市场上主要有冻石斑鱼、冻石斑鱼片,品种比较单一。刘西磊[37]研究了一种冷冻石斑鱼的加工工艺,其特点是从原料到成品能实现产业化生产,产品加工过程一直在低温环境下,且去鳞去内脏以及速冻渡冰衣的工艺能更有效的抑制微生物的生长,延长了保鲜期。而对于石斑鱼冷冻过程肌肉品质的劣变及控制,冻结的方式和速度对品质的影响,冷冻过程鱼肉的蛋白和脂质氧化等的研究几乎没有,所以为了提高冻石斑鱼产品的品质,今后需要加强这方面的研究。
3.2 石斑鱼调理食品加工技术
鱼类调理食品是新兴方便食品,能满足现代消费者对鱼类食材的要求,即方便、营养、优质、卫生、种类丰富多样。石斑鱼作为一种肉质鲜美又高营养价值的食物,以其开发的调理食品是能够获得消费者亲睐的。王可健[38]研发出一种刺玫果风味石斑鱼罐头,即将石斑鱼鱼块用中药材蕨麻、箭刀草、刺五煎煮的药汁调味之后蒸熟,然后用刺玫果粉和调料进行调和,风干至鱼块水分含量为35%左右,进行装罐灭菌。该产品充分利用石斑鱼、刺玫果的营养价值,营养美味。张庆玉等[39]发明了一种酸菜石斑鱼滑,即以冷冻石斑鱼片、酸菜、鲜蛋清、猪肥膘等为原料,经特殊加工工艺制成酸菜石斑鱼滑产品,将四川酸菜与石斑鱼片进行完美结合的同时,还可以实现配方化、工业化、标准化生产,为消费者提供了一种营养丰富的石斑鱼预制调理食品。
3.3 石斑鱼多肽制备技术
保健功能食品是当前的研究热点,石斑鱼营养丰富,而石斑鱼在加工过程也产生大量的加工副产物,这些副产物中含有丰富的蛋白和脂质及各种功能活性物质,适合用来开发各种功能多肽。段宙位等[40]以冰鲜小石斑鱼的鱼肉为原料,建立了酶解制备多肽的工艺:酶解温度55 ℃、酶解pH9、酶用量5000 U/g、底物质量浓度8 g/100 mL、酶解时间5 h,研究表明该肽具有较强的抗氧化活性。Hema等[41]研究从点带石斑鱼皮中提取鱼皮胶原蛋白肽的生产工艺技术。石斑鱼鱼皮中胶原蛋白的含量较其他鱼类丰富[42],这可能与其生活习性有关,国内外关于鱼肉肽的提取制备及其活性研究不少,但主要是鳕鱼、鲐鲅鱼、淡水鱼的鱼肉肽的制备及其活性研究[43-45],但有关石斑鱼肉多肽的制备和功能活性方面的研究报道极少,所以利用石斑鱼加工副产物开发功能性多肽的技术仍待进一步研发。
3.4 石斑鱼品质安全检测技术研究现状
由于普通冻鱼的风味价值低于冰鲜鱼,使得冰鲜鱼的价格要明显比同类的冻鱼高。但是仅凭肉眼是很难从外观来区分解冻后的鱼和冰鲜鱼的差别。因此一些企业通常将冻鱼作为冰鲜鱼销售以谋取高额的利润,这使得消费者的利益在一定程度上受到了损害。为有效鉴别冰鲜和解冻石斑鱼规范市场秩序,蔡婷等[46]利用阻抗随频率的变化特点,研究出一种高效鉴别方法,该方法采用伏安法测定鱼体的阻抗相对变化值(Q),通过对比冰鲜和解冻石斑鱼Q值,依据冰鲜鱼的Q值明显比解冻鱼大的特点,若Q值>20%则为冰鲜石斑鱼,反之则为解冻鱼。
另一方面,对于整条鱼而言,可以基于形态特征来追踪鱼的种类。但是一旦鱼被加工,区分特征鱼类物种识别变得更加困难。石斑鱼种类的复杂和价值的差异性,导致国外市场上出现了以假代真、以次充好的现象,针对这一现象Luis Asensio等[47]发明一种有效检测石斑鱼掺假的方法,利用物种特异引物的聚合酶链式反应(PCR)方法,对50种以上鱼类的特异性进行了检测,建立鱼类特异性数据库,通过这个方法对市场上70个石斑鱼鱼片样品进行了分析,发现其中58个确认是掺假鱼片。基于DNA层面的追溯方法比基于蛋白质层面有更大的优势,Chen等[48]建立了在实时聚合酶链反应(PCR)的基础上使用实时荧光定量法进行石斑鱼物种鉴定的快速方法;Tsai-Hsin[49]开发了DNA分子标记技术和特异性引物序列可用于巨石斑鱼的检测和诊断。Robert等[50]也研发了一种用于识别石斑鱼种类的手持传感器,用于防止海鲜标签错误,为避免消费者受欺诈提供保障。在DNA层面的技术研究日益成熟的现代,此类鉴别技术从实验室阶段走向产业化应用已经逐步实现,我国已基于PCR-RFLP技术上成功建立通用的鱼种鉴定DNA指纹图谱数据库,在水产品出口等大通量鉴定领域中得到应用。
4 展望
综上所述,我国的石斑鱼产量逐年快速上升,但石斑鱼产业仍是以活鲜为主要的单一销售模式,虽然有一些保鲜加工技术的开发,但技术远远未能满足快速发展的石斑鱼产业的需求,其保鲜、工技术水平仍有待提升。
4.1 加快新型保鲜技术在石斑鱼中的应用
充分利用新兴的辐照保鲜、超高压保鲜技术、臭氧保鲜、无冰保鲜、超冷保鲜、闪冻保鲜、微生物保鲜等技术,以及新型包装技术,拓展石斑鱼产品种类,开发适合生食或高鲜度品质的石斑鱼产品。
4.2 开发高值化石斑鱼精深加工技术
随着石斑鱼养殖技术的突破,石斑鱼养殖产量逐年递增,而石斑鱼由于品种不同,价格也高低不均,依靠传统的鲜活销售是不能有效解决石斑鱼集中养成后的大量捕获。所以针对石斑鱼的特点,急需发展石斑鱼精深加工产品,加快技术变革、新技术新工艺在石斑鱼加工中的推广,尽量使石斑鱼加工产品高品质、高价值、多元化。针对现代消费者所追求的营养、美味、方便快捷、健康的食品需求,运用现代食品加工新技术,如生物净化脱腥技术、非热控菌技术、液熏技术、超声波技术、超高压技术、微波技术、真空冷冻干燥技术等,研究高品质石斑鱼冷鲜调理食品、休闲食品、特膳食品加工技术,既能使石斑鱼产品多元化,也能通过新技术实现产业化连续生产。
4.3 建立石斑鱼高营养品质保持技术
石斑鱼是高营养品质的鱼类,所以有必要研究冷、热等加工方式对石斑鱼蛋白、脂质、风味、质构、色泽等营养品质变化的影响,结合蛋白酶、微生物发酵等生物加工技术、高阻隔包装技术、纳米技术和现代保鲜技术等,研究如何科学调控,保持石斑鱼营养品质的温和加工模式和工艺技术。
4.4 完善石斑鱼质量安全控制技术体系,实现标准化生产
完善石斑鱼品质、安全的技术标准体系,建立石斑鱼从养殖到加工产品的可追溯体系,建立石斑鱼药残快检技术标准,石斑鱼流通保活、保鲜技术标准或操作规范,石斑鱼加工产品的技术标准,形成石斑鱼质量安全控制技术体系。同时对石斑鱼产品市场规范化管理,学习借鉴其他成功拓展市场的鱼类产业模式,以大型石斑鱼养殖基地为核心,通过石斑鱼产业联盟,建立以石斑鱼产业为核心的区域性合作和标准化生产模式。
4.5 建设石斑鱼科学冷链运输系统和管理系统
研究石斑鱼鱼肉蛋白的冷冻变性和保鲜加工过程脂质氧化规律,肉质劣变特性及规律,结合目前发展愈加成熟的冷链运输技术,建设石斑鱼从捕获到加工再到销售的科学冷链运输系统,让石斑鱼在经保鲜、加工生产后有科学高效的运输途径,保持石斑鱼产品的营养和质量的同时,也能打破石斑鱼产业的区域限制,对石斑鱼出口或内销都有极大意义。
将现代化水产品加工新技术和管理系统,推广到石斑鱼加工产业中,并积极开发和引进先进的保鲜、加工、包装技术和设备,将有助于实现石斑鱼保活保鲜、加工产品、副产品工业化连续生产,提高产品附加值和质量档次,促进我国石斑鱼产业的快速发展。
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